應對無(wú)線(xiàn)多媒體挑戰(05-100)

 

　　圖3 RTXC/dm 雙模RTOS

　　開(kāi)發(fā)的雙重任務(wù)

　　通常MCU和DSP軟件開(kāi)發(fā)組是兩個(gè)獨立的設計組,每個(gè)設計組可自由地選擇自己的RTOS和開(kāi)發(fā)工具,并啟用從自己選擇供應商處提供的軟件堆棧。然而,開(kāi)發(fā)組現在面對融合處理技術(shù),事實(shí)上是同一個(gè)處理器。

　　為了更好地闡明這一問(wèn)題,我們更詳盡地考慮每個(gè)處理器模型的RTOS要求。DSP具有數據流特性,一個(gè)過(guò)程連續地對一組數組執行某個(gè)算法,同時(shí)產(chǎn)生另一組數組,并將它傳遞給序列中另一級。DSP處理過(guò)程常常涉及有嚴格采樣和處理要求的高頻I/O,因而RTOS以最小等待時(shí)間來(lái)響應中斷是至關(guān)重要的。

　　理想地,RTOS在DSP過(guò)程的執行周期間保存和恢復最少量?jì)热?以及在過(guò)程調度表和內核服務(wù)程序兩者中提供最低開(kāi)銷(xiāo)。實(shí)時(shí)或控制過(guò)程則能隨時(shí)中止或等待同步事件的發(fā)生。為了支持這類(lèi)要求,控制應用常使用多任務(wù)RTOS,,其中的調度表來(lái)確定那一個(gè)任務(wù)取得RTOS,其中的調度表來(lái)確定哪一個(gè)任務(wù)取得CPU的控制權。一旦過(guò)程發(fā)生變化,RTOS必須保存和恢復過(guò)程的內容,這一操作會(huì )涉及傳送大量字節并耗費眾多處理周期。這類(lèi)操作讓處理器有可能根據系統的動(dòng)態(tài)來(lái)中止或啟動(dòng)某個(gè)過(guò)程,雖然這一特性控制過(guò)程是十分理想的,但對DSP并不需要。

　　對這類(lèi)新型的融合處理體系結構,最重要的是開(kāi)發(fā)人員并行地管理高數據率、面向數組的處理過(guò)程和事件驅動(dòng)的控制過(guò)程,且具有使用與專(zhuān)用 的MCU或DSP同樣高的效率。在這樣模式中,理想的RTOS在某些時(shí)刻像低開(kāi)銷(xiāo),輕便的DSP;而在其它時(shí)刻又像復雜的多任務(wù)RTOS。

　　為了讓融合處理更有效,RTOS應工作在混合模式或雙模模式。雙模RTOS用公共API將實(shí)時(shí)控制過(guò)程用的傳統任務(wù)基內核體系結構和DSP與數據流用專(zhuān)用單堆棧執行方式有機地組合在一起。這種統一的RTOS解決方案有可能讓兩類(lèi)應用代碼充分地優(yōu)化在單個(gè)處理器上執行。在雙模RTOS中,為開(kāi)發(fā)人員充分地提供了內核功能以及單堆棧與多堆棧服務(wù)程序的全部功能,并用配置工具進(jìn)行調整來(lái)符合應用的要求。圖3是雙模RTOS的實(shí)例。

　　用優(yōu)先法管理線(xiàn)程和任務(wù)

　　既然兩種處理模型能成功地共存在單內核體系結構中,雙模RTOS使用3個(gè)獨立的優(yōu)先區(參見(jiàn)圖2)。中斷服務(wù)占據最高優(yōu)先權(1區),即優(yōu)先于其它區中的所有的操作。2區是中等優(yōu)先權,是給單堆棧數據流操作保留的,包括所有的線(xiàn)程操作和多堆棧組件的內核操作。3區則用來(lái)處理其余所有的任務(wù)操作以及系統初始化與調用供內核服務(wù)程序用的API庫,在1區和2區沒(méi)有操作時(shí)才執行3區操作。

　　在這一模型中,執行線(xiàn)程的數據流應用總是有比控制面任務(wù)更高的優(yōu)先權。也就是說(shuō),語(yǔ)音和頻視處理一類(lèi)數據流程操作,若按線(xiàn)程組織的話(huà),可搶占任何任務(wù),在返回至被搶占任務(wù)前完成操作。任務(wù)基操作在2區操作之間中取得處理器的控制權。在RTXC/dm內核中,線(xiàn)程與任務(wù)共存,因而任務(wù)可啟動(dòng)線(xiàn)程。由于2區的優(yōu)先權高于3區,所以任務(wù)啟動(dòng)的線(xiàn)程擁有絕對搶先權。

　　結語(yǔ)

　　融合處理體系結構整合了微控制器功能和信號處理功能,標志著(zhù)硅器件生產(chǎn)廠(chǎng)家目前的最高水平。與此同時(shí),新體系結構迫切需要新一代實(shí)時(shí)操作系統,以便實(shí)現能充分發(fā)揮較高級處理能力的應用。雙模RTOS將等待時(shí)間協(xié)同調度表和優(yōu)先化的、能搶占的、事件驅動(dòng)調度表有機地組合在統一的、集成的實(shí)時(shí)操作系統中。它也能提供多任務(wù)與單核心兩種內核的全部芯心功能。這樣,可以讓各類(lèi)開(kāi)發(fā)人員在一個(gè)自己熟悉的、輕松的環(huán)境中得心應手地編寫(xiě)符合應用的要求的程序代碼?！?東華)